DE4134976C2

DE4134976C2 - Steel strip treated with an weld in an acid bath for galvanic structuring, as well as a method for producing this steel strip

Info

Publication number: DE4134976C2
Application number: DE4134976A
Authority: DE
Inventors: Walter Dr Ing Hueck; Robert Walter
Original assignee: Eduard Hueck GmbH and Co KG
Current assignee: WALTER, ROBERT, 50354 HUERTH, DE
Priority date: 1991-10-23
Filing date: 1991-10-23
Publication date: 1996-04-18
Anticipated expiration: 2011-10-24
Also published as: IT1255712B; DE4134976A1; US5350465A; ITMI922284A0; ATA209492A; JPH05331700A; AT403022B; SE9202803D0; SE9202803L; CH686502A5; ITMI922284A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein in einem Säurebad zur galvanischen Strukturgebung behandeltes, mit einer Schweiß naht versehenes Stahlband, das zu Endlos-Preßprägebändern als Prägewerkzeuge verarbeitet ist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung eines Endlos- Preßprägebandes aus einem in einem Säurebad zur galva nischen Strukturgebung behandelten, mit einer Schweißnaht versehenen Stahlband.The invention relates to a in an acid bath galvanic structure treated with a sweat seamed steel strip that turns into continuous press stamping strips is processed as embossing tools. The invention relates also relates to a method for producing an endless Press stamping tape from one in an acid bath to the galva treated with a welded seam provided steel band.

Endlos-Preßprägebänder werden zur kontinuierlichen Ferti gung von Schichtstofflaminaten und für die Beschichtung von Holzspanplatten eingesetzt. Die Oberflächenstruktur der Endlos-Preßprägebänder wird im Preßvorgang durch Druck und Temperatur auf das Schichtstofflaminat bzw. auf die be schichteten Spanplatten übertragen. Als Prägestrukturen sind heute feine Kornstrukturen, Holzporendarstellung und andere geometrische Dessins üblich. Die Strukturträger fläche ist in allen Flächen die Außenfläche der Endlos- Preßprägebänder, welche zusätzlich mit einer verschleiß festen Hartchromschicht überzogen sind, um die Belastung während des Preßeinsatzes in sogenannten Etagen-Heizpressen auszuhalten. Häufig wird bei den Endlos-Preßprägebändern aber auch die Innenseite mit einer solchen Hartchromschicht versehen. Im Betrieb sind immer ein Ober- und ein Unterband im Einsatz, welche synchron miteinander laufen und wobei zwischen den einander zugewandten Trumen der beiden Endlos- Preßprägebänder die beschichtete Spanplatte oder das sonstige Preßlaminat bearbeitet wird.Endless press stamping belts become a continuous production laminate and for the coating of Chipboard used. The surface structure of the Endless press embossing tapes is in the pressing process by pressure and Temperature on the laminate or on the be layered chipboard transferred. As embossed structures are fine grain structures, wood pores and other geometric designs are common. The structural beams surface is the outer surface of the endless Press stamping tapes, which also wear solid hard chrome layer are coated to the load during the pressing operation in so-called multi-stage heating presses endure. Often used in the continuous press stamping belts but also the inside with such a hard chrome layer Mistake. There is always an upper and a lower belt in operation in use, which run synchronously with each other between the facing dreams of the two endless Press stamping tapes the coated chipboard or that other pressed laminate is processed.

Solche Endlos-Preßprägebänder werden bisher aus ein bis zwei Millimeter dickem Stahlbandmaterial hergestellt, wobei die beiden Enden des Stahlbandes mittels herkömmlicher Schweißverfahren, z. B. Laser- oder Plasmaschweißung, mit einander verbunden werden.Such endless press-stamping tapes are so far from one to two millimeter thick steel strip material, the both ends of the steel strip using conventional Welding processes, e.g. B. laser or plasma welding with be connected.

Nach der Bildung der Schweißnaht muß die Schweißnahtzone überarbeitet werden. Die Überarbeitung erfolgt dabei in der Regel durch Abschleifen des Schweißwulstes unter gleich zeitiger Entfernung von Zunderrückständen in der Warmzone bzw. dem Materialwulstbereich. Nach diesen Vorbereitungs arbeiten in der Schweißnahtzone werden die Endlosrohbänder noch auf der gesamten Außen- und Innenfläche feingeschlif fen, damit jedes Band eine einheitliche Materialdicke hoher Toleranzgenauigkeit erhält. Gegebenenfalls werden weitere Oberflächenbearbeitungen vorgenommen, z. B. eine Hoch glanzpolierung.After the formation of the weld seam, the weld seam zone must be revised. The revision takes place in the Usually by grinding the weld bead under the same early removal of scale residues in the warm zone or the material bead area. After this prep The continuous raw belts work in the weld zone still finely sanded on the entire outer and inner surface so that each band has a uniform material thickness of high Receives tolerance accuracy. If necessary, more Surface treatments made, e.g. B. a high glossy polishing.

Bisher ist es üblich, für das Stahlbandmaterial vorwiegend austenitische und martensitische Stähle mit bestimmten Le gierungsbestandteilen einzusetzen. Bei dem austenitischen Stahlmaterial umfassen die Legierungsbestandteile folgende Mittelwerte: Kohlenstoff 0,1%, Silizium 0,6%, Mangan 1,4%, Chrom 17,5%, Nickel 7,5%. Bei diesen austeni tischen Stählen liegen die Materialwerte bei einer Zug festigkeit von ca. 1200 N pro mm², einer Streckgrenze von 980 N pro mm², einer Elastizitätsgrenze von 600 N pro mm² und einer Dehnung von 22%.So far it has been common for the steel strip material predominantly austenitic and martensitic steels with certain Le Ging components to use. With the austenitic Steel material include the following alloy components Average values: carbon 0.1%, silicon 0.6%, manganese 1.4%, chrome 17.5%, nickel 7.5%. With these austeni In steel, the material values are in one pull strength of approx. 1200 N per mm², a yield strength of 980 N per mm², an elastic limit of 600 N per mm² and an elongation of 22%.

Bei den martensitischen Stählen umfassen die Legierungs bestandteile folgende Mittelwertanteile: Kohlenstoff 0,05 %, Silizium 1%, Mangan 1%, Chrom 13%, Nickel 4% und Titan 0,3%. Die Materialwerte liegen hierbei bei einer Zugfestigkeit von 1080 N pro mm², einer Streckgrenze von 1000 N pro mm², Elastizitätsgrenze von 850 N pro mm² und einer Dehnung von 5%. Probepreßbänder aus martensitischen oder austenitischen Legierungen mit einer oder mehreren Schweißnähten innerhalb eines Endlosbandes wurden zu Ver suchszwecken zunächst mit einer ätzfesten Druckfarbe in Form eines Design-Musters versehen, das wahlweise ein Korn- oder Holzporenmuster war. Das Probeband wurde in ein handelsübliches Säuretauchbad eingehängt, so daß in be kannter Weise an den von der Druckfarbe freien, metall blanken Stellen ein Metallabtrag stattfand, durch den das spätere Druckbild entsteht. Diesem Metallabtragprozeß sind zwangsläufig auch die Schweißnahtzonen ausgesetzt. Nach Beendigung des Metallabtragprozesses in dem Tauchbad zeigte sich bei allen Preßbändern in der Schweißnahtzone ein un einheitliches Strukturbild. So wurden unerwünschte wulst förmige Erhöhungen in der Schweißnahtzone sichtbar, die möglicherweise darauf zurückzuführen sind, daß in der un mittelbaren Schweißnahtzone eine geringere Ätzgeschwindig keit in dem Säurebad stattfindet als in den übrigen schweißnahtfreien Bereichen. Bei anderen Probebändern zeigten sich statt wulstförmiger Erhöhungen in den Schweißnahtbereichen kehlförmige Vertiefungen der Schweiß nahtzonen, was vermutlich darauf zurückzuführen war, daß an diesen Stellen die Ätzgeschwindigkeit größer als in den übrigen Bereichen war. Die Erklärung für diese Mißverhält nisse im gleichen Tauchbad, jedoch bei verschiedenen Band proben, ist vermutlich darin zu suchen, daß über den Quer schnitt der Schweißnähte unterschiedliche Härteverhältnisse vorliegen. Trotz zahlreicher Vergleichsversuche von auf dem Markt erhältlichen Endlosstahlbandproben wurde kein den Forderungen der Praxis gerecht werdendes Strukturbild im Bereich der Schweißnahtzonen erzielt. Ausnahmslos führten solche Bänder bei späteren Abpressungen auf den Endproduk ten zu sichtbaren Markierungen auf den Preßlaminaten bzw. den beschichteten Spanplatten.In the case of martensitic steels, the alloys include Ingredients consist of the following averages: carbon 0.05 %, Silicon 1%, manganese 1%, chromium 13%, nickel 4% and Titanium 0.3%. The material values are one Tensile strength of 1080 N per mm², a yield strength of 1000 N per mm², elastic limit of 850 N per mm² and an elongation of 5%. Trial press tapes made of martensitic or austenitic alloys with one or more Weld seams within an endless belt have become Ver search with an etching ink in Form of a design pattern, which optionally a grain or wood pore pattern. The sample tape was in a commercially available acid immersion bath, so that in be Known way on the metal free of the printing ink bare spots a metal removal took place, through which the later print image is created. This metal removal process are inevitably the weld zones are also exposed. To Completion of the metal removal process in the immersion bath showed un with all press belts in the weld zone uniform structure. So unwanted bulges were made shaped elevations visible in the weld zone, the possibly due to the fact that in the un indirect weld zone a lower etching speed takes place in the acid bath than in the others areas free of weld seams. With other test tapes showed up instead of bulging ridges in the Welded areas throat-shaped depressions of sweat seam zones, which was probably due to the fact that these places the etching speed is greater than in the other areas. The explanation for this mismatch nisse in the same bath, but with different bands rehearsing is probably to be found in that across the cross cut the weld seams different hardness ratios available. Despite numerous comparison attempts by on the Continuous steel strip samples available on the market were not the Structural image that meets requirements in practice Area of the weld zones achieved. Lead without exception such belts in later impressions on the end product visible marks on the press laminates or the coated chipboard.

Bei einem aus der DE 29 50 759 C2 bekannten Strukturver fahren hat man versucht, die beschriebenen Probleme im Be reich der Schweißnahtzonen zu umgehen, indem man auf die Schweißnahtzone eine Metallschicht aufgalvanisiert hat, die dicker ist als die spätere Ätzgravur. Der Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch, daß die Aufbringung der galvanischen Schicht, die praktisch als spätere Strukturträgerschicht dient, sehr kostenaufwendig ist. Da die Duktilität der gal vanischen Schicht auf dem Preßband zudem nicht in allen Fällen fehlerfrei ist, besteht die Gefahr, daß es zumindest in Teilbereichen zu Ablöseerscheinungen der galvanischen Schicht auf dem Endlos-Preßprägeband kommen kann. Dies wird vor allem dadurch begünstigt, daß die Preßbänder beim späteren Einsatz in Etagen-Heizpressen starken Zug- und Biegebelastungen ausgesetzt sind.In a structure ver known from DE 29 50 759 C2 tried to drive, the problems described in the Be bypassing the weld zone by clicking on the Weld zone has galvanized a metal layer that is thicker than the later etching engraving. The disadvantage of this However, the procedure is that the application of the galvanic Layer that is practical as a later structural support layer serves, is very expensive. Since the ductility of the gal Vanic layer on the press belt also not in all If there is no error, there is a risk that it will at least in some areas to detachment of the galvanic Layer can come on the endless press belt. this will especially favored by the fact that the press belts at later use in floor heating presses strong pull and Bending loads are exposed.

Ausgehend von diesem bekannten Endlos-Preßprägeband bzw. Verfahren liegt der Erfin dung die Aufgabe zugrunde, eine geeignete Stahllegierung für das Endlos-Preßprägeband zu finden, die einen extrem geringen Härteabfall in der Schweißnahtzone aufweist. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung dieses Preß-Prägebandes aufzuzeigen, wel ches einfach umsetzbar ist.The inventor is based on this known endless press stamping belt or method based on the task of finding a suitable steel alloy to find for the endless press embossing tape which is extremely has low hardness drop in the weld zone. Of the Another object of the invention is a method to show the production of this press embossing tape, wel ches is easy to implement.

Die auf das Endlos-Preßprägeband gerichtete Aufgabe wird durch die Verwendung eines Stahlbandes mit den Legierungs bestandteilen gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Nach dem Auf finden dieser besonderen Stahllegierung anhand zahlreicher Vergleichsversuche mit anderen Legierungszusammensetzungen wurde in überraschender Weise festgestellt, daß der Einsatz solcher Stahllegierungen bei geschweißten Endlos-Preß prägebändern nach der galvanischen Abtragung Strukturie rungsergebnisse in den Schweißnahtzonen zeigte, die bei unterschiedlichen Probebändern einheiltliche Ergebnisse erbrachten. Besonders beachtenswert war, daß dieses posi tive Ergebnis auch bei geringfügig abweichenden Legie rungsanteilen und Mischungsverhältnissen der Tauchbadsäure erreicht wurde.The task aimed at the endless press stamping tape is by using a steel band with the alloy Components solved according to claim 1. After opening find this particular steel alloy based on numerous Comparative tests with other alloy compositions it was surprisingly found that the use such steel alloys in welded endless press Embossing tapes after the galvanic removal of the structure results in the weld zone showed that different test tapes consistent results provided. It was particularly noteworthy that this posi tive result even with slightly different alloy proportions and mixing ratios of immersion bath acid was achieved.

Besonders gute Ergebnisse wurden bei Verwendung eines Stahlbandes mit den Legierungsbestandteilen gemäß dem An spruch 2 erreicht. Dabei war es dann besonders vorteilhaft, wenn die Innen- und/oder Außenseiten galvanisch behandelt wurden. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Preßbänder zur Strukturgebung zwischen 30 und 60 Minuten der Säure einwirkung in dem Tauchbad ausgesetzt wurden. In diesem Fall lassen sich Strukturtiefen von 30 bis 60 Tausendstel Millimeter erreichen.Particularly good results were obtained when using a Steel strip with the alloy components according to the An spell 2 reached. It was then particularly advantageous if the inside and / or outside are treated galvanically were. It is particularly useful if the press belts for structuring the acid between 30 and 60 minutes exposure to the immersion bath. In this Structural depths of 30 to 60 thousandths can be used Reach millimeters.

Die auf das Verfahren gerichtete Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4 mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst, in dem das Säurebad einen Phosphoranteil von 40 bis 50% und einen Schwefelsäureanteil von 30 bis 40% enthält und das Säurebad mit Gleichstrom beaufschlagt wird. Die besten Er gebnisse werden erreicht, wenn der Phosphoranteil 45% und der Schwefelsäureanteil 34% beträgt und das Säurebad mit einem Gleichstrom bei einer Stromdichte von 3 Ampere pro dm² beaufschlagt wird.The task aimed at the procedure is in a method according to the preamble of the claim 4 solved with its characteristic features, in which the acid bath has a phosphorus content of 40 to 50% and contains a sulfuric acid content of 30 to 40% and that Acid bath is supplied with direct current. The best he Results are achieved when the phosphorus content is 45% and the sulfuric acid content is 34% and the acid bath with a direct current at a current density of 3 amps per dm² is applied.

Nachstehend wird anhand eines Beispieles beschrieben, wie ein solches Stahlband hergestellt und bearbeitet wird.Below is an example of how such a steel strip is manufactured and processed.

Aus einem Stahlbandcoil mit einem Legierungsaufbau nach der Erfindung wird zunächst die gewünschte Länge des Endlos- Preßprägebandes entnommen, wobei die Schweiß-Stoßstelle gerade oder schräg abgeschnitten ist. Das Stahlbandcoil ist in den meisten Fällen beidseitig vorgeschliffen, d. h. frei von Zunder und Beiznarben. Als Schweißverfahren können verschiedene Methoden zum Einsatz kommen. Häufig wird das unter der Bezeichnung WIG-Verfahren bekannte Verfahren eingesetzt. Danach wird die Schweißnaht und die gesamte Außen- und Innenfläche des Endlos-Preßprägebandes auf eine gleichmäßige Materialdicke geschliffen. Die feingeschlif fene Oberfläche wird anschließend auf einen rauhtiefen Wert von gleich oder kleiner 1 µ feinpoliert. Danach wird die Bandaußenseite mit einem gewünschten Dessin(Muster) so be druckt, daß sie die gesamte Außenfläche gleichmäßig über deckt und das Druckmuster am Druckanfang und -ende einen nahtlosen Übergang bildet. Dann wird das so vorbereitete Preßband in ein Säuretauchbad eingehängt, in welchem die metallblanken Stellen zwischen den Druckmustern aufgelöst werden. Die Einwirkzeit der Säure ist von der gewünschten Strukturtiefe abhängig. Eventuelle Gratbildungen in der geätzten Struktur werden mit einer Polierwalze abgetragen, nachdem das Preßband dem Tauchbad entnommen wurde. Später wird das strukturierte Band in einem anderen Tauchbad mit einer Hartchromschicht versehen, die z. B. durch Sand strahlen auf einen einheitlichen Glanzgrad gebracht wird.From a steel coil with an alloy structure according to the Invention is first the desired length of the endless Press stamped tape removed, the weld joint is cut straight or at an angle. The steel strip coil is in in most cases grinded on both sides, d. H. free of tinder and pickling scars. As a welding process can different methods are used. It is common processes known under the name TIG process used. Then the weld and the whole Outer and inner surface of the continuous press belt on one sanded uniform material thickness. The honed The surface is then roughened of 1 µ or less finely polished. After that the Band outside with a desired design (pattern) so be prints that it covers the entire outer surface evenly covers and the print pattern at the beginning and end of the print forms seamless transition. Then that is how it is prepared Press belt hung in an acid immersion bath, in which the bare metal spots between the printed patterns resolved will. The exposure time of the acid is the desired one Structure depth dependent. Possible ridges in the etched structure are removed with a polishing roller, after the press belt has been removed from the immersion bath. Later the structured tape is in another immersion bath provided a hard chrome layer, the z. B. through sand radiate is brought to a uniform degree of gloss.

Claims

1. In an acid bath for galvanic structuring be treated, provided with a welded steel strip, which is processed into continuous press stamping strips as stamping tools, with the alloy components carbon: 0 to 0.03%
Silicon: 2 to 4%
Manganese: 0.15 to 0.5%
Chromium: 11 to 14%
Nickel: 6 to 8%

2. Steel strip according to claim 1, characterized in that the alloy components for carbon: 0.01%
Silicon: 3%
Manganese: 0.25%
Chrome: 13%
Nickel: 7.3%.

3. Steel strip according to claim 1 or 2, characterized net that the inside and / or outside galvanically be acts.

4. Process for making an in an acid bath treated with a galvanic structure Steel strip with weld seam that forms an endless press embossing tapes as embossing tools is processed after Claim 1, characterized in that the acid bath a phosphorus content of 40 to 50% and a weld contains 30% to 40% rock acid and the acid bath is supplied with direct current.

5. The method according to claim 4, characterized in that 45% phosphorus and 34% sulfuric acid and the acid bath with direct current at one Current density of 3 amperes per dm² is applied.